Альтернатива использованию лабораторных животных при оценке риска табачных продуктов

Системы органов-на-чипе — это многообещающий инструмент, который может трансформировать науку, медицину и жизнь пациентов. Они могут улучшить моделирование заболеваний, понимание физиологии болезней человека и токсикологические тесты. Использование человеческих клеток в органах-на-чипе повысит точность прогнозирования эффектов воздействия на людей и сократит количество испытаний, проводимых при участии лабораторных животных. Однако вместе с этими достижениями появились и новые преграды, например, низкие темпы индустриального внедрения этих технологий и их принятия регулирующими органами. Группа из 46 экспертов, включая ученых ФМИ, совместно проанализировала текущий жизненный цикл тестов на основе органов-на-чипе и представила рекомендации по устранению этих преград.

Органы-на-чипе — это микрофлюидные устройства, содержащие живые ткани или субструктуры органов, которые имитируют биологию целых органов или систем органов in vitro. Использование потока жидкости делает их динамичными и превосходящими обычные статические системы культивирования клеток; поток дает возможность генерировать биомолекулярные градиенты и механические сигналы, которые имитируют сложность и физиологическую реакцию органов или систем органов. Использование в органах-на-чипе клеточных моделей, которые лучше соответствуют биологии человека, может увеличить прогностический потенциал этих технологий для понимания биологии и болезней человека по сравнению с экспериментами с лабораторными животными и обычными in vitro культурами. Таким образом, органы-на-чипе представляют собой многообещающую альтернативу испытаниям на животных.

 

ФМИ использует технологию органов-на-чипе, чтобы свести к минимуму испытания с участием лабораторных животных

В соответствии с принципами 3R, направленными на замену, сокращение и совершенствование (replacing, reducing, refining) испытаний с участием животных, мы в ФМИ все больше интегрируем технологию органов-на-чипе в нашу научную оценку продукции. Например, мы использовали трехмерную модель сосудов-на-чипе, чтобы сравнить воздействие системы нагревания табака (СНТ), табачного продукта с модифицированным риском, с воздействием эталонной сигареты 3R4F на адгезию моноцитарных клеток в эндотелиальных микрососудах.

Мы также постоянно развиваем технологии органов-на-чипе, чтобы лучше оценивать потенциальную токсичность вдыхаемых соединений. Недавно мы разработали платформу легких/печени-на-чипе, соединяющую в единую систему модель эпителия легкого человека с моделью сфероидов печени человека. Включение модели печени направлено на точное тестирование не только потенциальной токсичности вдыхаемых исходных соединений, но и их метаболитов, которые продуцируются ферментами цитохрома P450 (CYP), экспрессируемыми в печени.

 

ФМИ приняла участие в международном семинаре по технологиям органов-на-чипе

В июне 2019 года Европейский центр альтернатив тестированию на животных (CAAT) организовал трехдневный семинар, посвященный технологиям органов-на-чипе. Сорок шесть ведущих экспертов из четырех заинтересованных групп, а именно научного сообщества, поставщиков, конечных пользователей (фармацевтическая промышленность и отрасль потребительских товаров) и регулирующих органов, совместно проанализировали жизненный цикл тестов с использованием органов-на-чипе, чтобы:

• определить препятствия для их признания регулирующими органами,
• предоставить рекомендации по преодолению этих препятствий.

Результат этой совместной работы доступен в виде отчета, который опубликован в рецензируемом научном журнале. Двое ученых, работающих над органами-на-чипе в ФМИ, Джулия Хоенг (Julia Hoeng) и Анита Искандар (Anita Iskandar), приняли участие в семинаре в качестве экспертов отрасли и стали соавторами отчета. Общая цель семинара заключалась в улучшении признания и использования тестов на основе органов-на-чипе для подачи в регулирующие органы.

Эксперты признают, что органы-на-чипе, пришедшие в научную практику более 15 лет назад, достигли невероятного прогресса. В отчете освещается внедрение технологии для клинически значимых исследований. И хотя каждая заинтересованная сторона индивидуально активна в исследованиях и разработках органов-на-чипе, были выдвинуты совместные инициативы по дальнейшему сотрудничеству в разработке тканей-на чипе, такие как Консорциум IQ и Технологии моделей органов и заболеваний человека.

Несмотря на прогресс, исследования с применением органов-на-чипе все еще недостаточно зарекомендовали себя в области открытия и разработки лекарств и потребительских товаров. Проблемы и препятствия представлены на иллюстрации ниже:

Основными препятствиями, обычно выделяемыми экспертами, являются пробелы в коммуникации между группами заинтересованных сторон и отсутствие валидации этих тестов, что приводит к «дилемме признания регулирующими органами»: конечные пользователи объясняют, что регулирующие органы не сообщают четко о принятии данных, полученных с помощью органов-на-чипе, и не формулируют требования к этим данным. Регулирующие органы, в свою очередь, утверждают, что конечные пользователи не предоставляют надежных данных (или предоставляют в очень ограниченном количестве), поэтому не удается в итоге получить опыт и уверенность в данных, полученных с помощью органов-на-чипе. Эта задача касается не только фармацевтической, но и табачной промышленности в отношении разработки и оценки табачных продуктов с потенциально модифицированным риском.

 

Что рекомендуют специалисты для улучшения ситуации?

Эксперты рекомендуют несколько незамедлительных действий для улучшения признания технологии органов-на-чипе регулирующими органами:

• Для ликвидации пробелов в коммуникациях: расширить существующие совместные инициативы, такие как EUROoCS и AMED, и создать глобальное общество технологий органов-на-чипе, которое будет проводить конгрессы, организовывать обучение и предоставлять финансирование для проведения исследований. 
• Для поддержки признания тестов на основе органов-на-чипе: создать центры оценки и валидации технологий, полученных с помощью органов-на-чипе, с участием всех основных заинтересованных сторон (научного сообщества, поставщиков, конечных пользователей и регулирующих органов).
• Для решения дилеммы признания регулирующими органами: поощрять обмен данными между конечными пользователями или, по возможности, делать данные общедоступными, а также разрабатывать руководящие документы регулирующими органами.

Краткосрочные рекомендации и дорожная карта действий на следующие 15 лет более подробно представлены в отчете. Все участники семинара уверены, что в долгосрочной перспективе исследования на основе органов-на-чипе достигнут необходимого уровня принятия и признания со стороны регулирующих органов, что приведет к ощутимому влиянию на пользу для пациентов и благополучие животных.